les moules d`injection tp

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LES MOULES D’INJECTION TP
Niveau :
2nde et/ou 1ère Baccalauréat Professionnel Plasturgie
Date :
1er trimestre 2008
Durée :
6 heures
Intitulé de la séquence:
Les moules d’injection
Condition :
Classe entière
Salle :
Salle de cours
Ressources :
Ordinateur portable, Vidéoprojecteur et accès Internet
Pré-requis :
Les outils à l’atelier
Savoirs associés :
Aucun
Evaluation :
Evaluation en fin de séquence
Technologie
1
SOMMAIRE
Introduction......................................................................................................................... 3
Composition d’un moule / Vue éclatée .............................................................................. 4
Terminologie des éléments constituants l’outillage ........................................................... 5
Fonction d’un moule ........................................................................................................... 7
Alimentation ............................................................................................................ 9
Mise en forme ......................................................................................................... 16
Ejection .................................................................................................................... 21
Lexique ................................................................................................................................ 26
Technologie
2
Introduction
En fonction du type de pièce, du nombre d’empreintes, de la position du point
d’injection, du type d’injection, des contre-dépouilles, nous aurons des outillages différents :
Standard
3 plaques
A dévissage
A tiroir
Ejecteurs
Plaque dévêtisseuse
Air comprimé
Avec déchets
Sans déchets
Moules
Ejections
Alimentations
Intro,
présentation.MPG
Le dimensionnement de l’outillage sera fonction de :
•
•
•
•
•
•
•
Technologie
La forme de la pièce
Les dimensions de la pièce
La matière de la pièce
Les tolérances de la pièce
Des capacités de la machine
Des cadences de production
Du budget
3
Composition d’un moule d’injection
De façon simplifiée
Un moule est composé de 2 parties bien distinctes :
Une partie mobile
Une partie fixe
Ces appellations sont faite en fonctions de leurs utilisations sur une presse à injecter.
La partie fixe, ou se situe la buse moule, ne se déplace pas. Elle va être en contacte avec le
ponton lors de chaque cycle. La partie mobile, ou se situe l’éjection, va subir un déplacement
en translation, d’où leurs nominations.
La zone marquée de rouge est appelé « plan de joint » (pdj). C’est toute la surface où les 2
parties citées précédemment sont en contact.
Partie Mobile
PM
Partie Fixe
PF
Ejection
Ponton
Plan de joint
pdj
Technologie
4
Vue éclatée
Technologie
5
Terminologie des éléments constituants l’outillage
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Repère
Rainure de bridage
Circuit de régulation thermique
Logement empreinte côté éjection
Logement empreinte côté injection
Raccord rapide de circuit d’eau
Arrache-carotte
Ejecteur
Ejecteur de rappel
Colonne de guidage
Bague de guidage
Plaque porte éjecteurs
Rondelle de centrage
Buse moule
Contre plaque d’éjection
Plaque arrière côté éjection
Tasseau
Plaque porte empreinte côté éjection
Plaque porte empreinte côté injection
Plaque arrière côté injection
Désignation
Batterie d’éjection
Guidage moule
Organes,
Fonctions.MPG
Technologie
6
La buse moule : permet le passage de la matière du fourreau vers l’empreinte
La rondelle de centrage : Permet le centrage du moule sur les plateaux de la machine
(presse), dans le but de centrer la buse moule à la buse machine.
Plaque arrière côté injection : Permet de fixé la rondelle de centrage, la buse moule et les
bagues de guidage, ainsi que le bridage.
Bague de guidage : Permet le guidage des colonnes de guidages
Plaque porte empreinte côté injection : Permet la fixation de la bague de guidage, contient
le circuit de régulation de température.
Colonnes de guidage : Permet de guider la partie mobile PM sur la partie fixe PF pour aligner
parfaitement l’empreinte
Plaque porte empreinte côté éjection : Permet la fixation des colonnes de guidage, contient
le circuit de régulation
Ejecteur de rappel : Permet la remise à zéro de la batterie d’éjection, dans le cas d’une
éjection non-attelé.
Ejecteurs : Permet d’éjecter la pièce quand le moule est ouvert
Extracteur de carotte (arrache-carotte) : Permet l’extraction de la carotte, ainsi lors de
l’ouverture, la moulée ne reste pas bloqué dans la PF.
Tasseaux d’éjection : Permet d’obtenir une course optimum de la batterie d’éjection.
Plaque arrière côté éjection : Permet le blocage en translation de la batterie d’éjection,
permet le bridage du moule sur le plateau mobile, permet également la fixation des
tasseaux.
Batterie d’éjection : Permet la translation des arraches carottes, remise à zéro et éjecteurs.
Est composé de la plaque porte éjecteurs et de la contre plaque d’éjection.
Vis de fixations : Permet de fixer la plaque arrière côté injection sur la plaque porte
empreinte côté injection
Rainures de bridage : Permet le passage de la bride
Raccord rapide du circuit d’eau : Permet un raccord rapide du circuit d’eau
Circuit de régulation thermique : permet de réguler le moule avec de l’eau.
Technologie
7
Les fonctions d’un moule
Il existe 4 grandes fonctions pour un moule d’injection :
• La fonction alimentation d’un moule doit permettre un acheminement de la matière
plastifiée, du cylindre de plastification (fourreau) vers l’empreinte se trouvant dans
l’outillage. Le remplissage de l’empreinte doit se faire rapidement et le plus
uniformément possible.
• La fonction mise en forme doit permettre d’obtenir une pièce conforme au cahier
des charges mais surtout une pièce qui soit démoulable sans problème.
• La fonction régulation d’un moule doit permettre une solidification, uniforme et
dirigée, de la matière injectée dans l’empreinte et les canaux.
La nécessité de cette fonction s’explique pour l’obtention d’une certaine structure
plus ou moins cristalline de la matière et pour la recherches de cadences de
production élevées.
Elle sera réalisée par la circulation d’un fluide réfrigérant dans les éléments
d’empreintes. Nous n’allons pas détailler la fonction régulation à la suite du cours,
car c’est un cours à étudier en classe de Brevet Technicien Supérieur.
• La fonction éjection doit permettre d’extraire la ou les pièces de l’empreinte, ainsi
que les éléments qui assurent l’alimentation de / des pièces (carottes, canaux…)
Technologie
8
Fonction Alimentation
Fonction Mise en Forme
Fonction Ejection
Fonction Régulation
Technologie
9
La fonction Alimentation
Elle est composée de :
la carotte, la buse
le canal principal
les canaux secondaires
les seuils
Pour définir correctement l’alimentation d’une empreinte, nous devrons, pour
chacun des éléments composant la fonction alimentation tenir compte de :
Matière :
Caractéristiques (retrait, viscosité…)
Paramètres de transformation
Canaux :
Nombres de canaux
Longueur d’écoulement
Formes et sections
Buse :
Type de moulage retenu (avec ou sans déchets)
Type de buse, dimensionnement (conicité, longueur, Ø d’entrée…)
Seuils :
Nombres et emplacement
Forme et section
Empreinte :
Volume de matière à injecter
Tps de refroidissement
Caractéristiques de la pièce
Technologie
10
Les types de seuil d’injection
• Définition :
Le seuil d’injection est le point où la matière pénètre dans l’empreinte du moule.
• Seuil en masse ou direct
Utilisé pour les matières visqueuses
A:
Très bon remplissage
Bonne stabilité dimensionnelle de la pièce
I:
Opération de reprise pour enlever la carotte
Trace non esthétique sur la pièce
• Seuil annulaire
Utilisé pour la réalisation de pièce cylindrique ayant
des noyaux
A:
Remplissage uniforme de l’empreinte
I:
Opération de reprise pour enlever la carotte
Déchets importants
• Seuil conique ou en éventail
Utilisé pour les pièces de révolution symétrique
avec noyau
A:
Permet un écoulement équilibré de la
matière autour du noyau
Peut permettre un dégrappage automatique
I:
Déchets
Opération de reprise
Technologie
11
• Seuil capillaire
Utilisé avec un moule canaux chauds (sans carotte) ou un
moule 3 plaques
A:
Démoulage automatique et faible trace sur la pièce
I:
Uniquement pour les matières fluide
Coût du moule élevé
• Seuil en nappe
Utilisé pour des pièces plates de grande dimension devant présenter un faible voilage
A:
Bonne qualité dimensionnelle
I:
Opération de reprise
Esthétisme
Technologie
12
• Seuil sous-marin
Utilisé pour les petites pièces et dans un but de
dégrappage automatique
A:
Dégrappage automatique
I:
Uniquement pour les pièces simples car
grosse perte de pression
Plan de joint
• Seuil à tunnel courbe
Utilisé pour les pièces minces d’aspect
A:
Dégrappage automatique
I:
Usinage coûteux
Ne convient pas à toutes les matières
Technologie
13
• Recommandations pour un positionnement optimum du seuil
Toujours chercher à positionner le point d'injection dans la zone présentant la plus
grande épaisseur de paroi.
Ne jamais positionner le seuil près de zones soumises à de fortes contraintes.
Pour les pièces longues, le seuil sera si possible positionné longitudinalement, de
préférence à une position transversale ou centrale, notamment dans le cas de résines
renforcées.
Si le moule possède deux cavités ou plus, les pièces et leurs points d'injection seront
disposés de façon symétrique par rapport à la carotte.
Pour les pièces comportant des charnières intégrées, le seuil sera positionné de telle
sorte que la ligne de soudure soit éloignée de la charnière. Les interruptions
d'écoulement près des charnières doivent être évitées à tout prix.
Pour des pièces tubulaires, le fondu devra d'abord remplir la circonférence annulaire à
une extrémité, puis la longueur du tube proprement dit. Cette procédure permettra
d'éviter l'asymétrie du profil de l'écoulement frontal.
Les surfaces apparentes ne devant présenter aucun défaut visuel (comme par exemple
des marques de référence) pourront être moulées à partir d'un point d'injection situé sur
leur face inférieure, en utilisant une alimentation par seuil sous-marins.
Positionner le point d'injection de façon à éviter autant que possible les interruptions de
l'écoulement frontal (pièces complexes, moules à empreintes multiples de formes
différentes, etc.), même brèves, durant le remplissage.
Technologie
14
Disposition des empreintes dans un moule d’injection
C’est un des aspects les plus importants de la conception des moules à empreintes multiples,
les règles élémentaires à respecter sont :
•
•
•
•
Grouper les empreintes dans un cercle ayant pour centre la carotte
Le remplissage des empreintes doit être simultanées et à températures identiques
Les canaux d’alimentation seront toujours les plus courts possibles
Prévoir suffisamment de place entre les empreintes pour la régulation ainsi que
l’éjection
• L’épaisseur des parois entre les différentes empreintes doit être suffisante pour
éviter les déformations dues à la pression dans l’empreinte
Un système d’alimentation équilibré permet d’éviter :
• Des contraintes internes excessives
• Un retrait irrégulier
• Des écarts de tolérance importants
• Un démoulage difficile
• Une déformation du produit
A éviter
Technologie
15
Fonction Mise en Forme
Cette fonction définie les formes de l’empreinte pour obtenir une pièce conforme au
cahier des charges fonctionnels mais surtout une pièce qui soit démoulable sans problème.
Notion de dépouilles et contre-dépouille
• Forme non dépouillée :
Le démoulage est difficile, voir impossible car
il y a un frottement important entre les
formes moulantes de l’empreinte (poinçon) et
la matière solidifiée. Ces frottements sont dus
essentiellement au retrait de la matière lors
de son refroidissement dans l’empreinte.
• Forme dépouillée
Mettre des angles de dépouilles facilite le
démoulage de l’empreinte. En général les
angles de dépouille intérieure sont plus
importants que les angles de dépouilles
extérieure (retrait)
α : angle de dépouille extérieure
β : angle de dépouille intérieure
• Forme en contre-dépouille
C’est une surface formante empêchant un
démoulage
dans
une
direction
perpendiculaire au plan de joint.
Lors de la conception d’une pièce on évitera
au maximum les surfaces en contre-dépouille
car elles entrainent un moule plus couteux et
plus complexes
Technologie
16
Le plan de joint
Il est matérialisé par un plan tangent commun à la partie fixe et à la partie mobile de
l’outillage. Il peut être décalé en fonction de l’outillage (tiroirs, poinçon…). Dans certains
outillages on peut en avoir plusieurs (moules 3 plaques)
• Position du plan de joint
Le plan de joint est tributaire de la géométrie de la pièce, parfois imposé par un petit détail
de forme (arrondi, chanfrein…)
Remarque : pour un plan de joint décalé, il faut faire attention aux approches tangentielles
lors de la fermeture de l’outillage. Elles engendrent des frottements, des usures, des fuites
de matières plastiques, des bavures. Il est préférable si possible les approches obliques.
Technologie
17
Les lignes de joint
Les lignes de joints sont des « marques » sur la pièce démoulée qui résultent du
contact de différents éléments de l’outillage participant au morcellage de l’empreinte. Il
existe 3 types de lignes de joints :
o Les extérieures
o Les intérieures
o Les auxiliaires
• La ligne de joint extérieure ou externe :
On appelle ligne de joint extérieure la trace que le plan de joint de l’outillage laisse sur les
pièces. Elle résulte du contacte entre la partie mobile et la partie fixe de l’outillage.
Elle sera toujours une ligne dite « fermée ». Plus l’outillage sera soigné et de qualité, moins
la ligne de joint sera visible.
• La ligne de joint intérieure ou interne :
On appelle ligne de joint interne la trace que laisse les éléments de formes moulantes tels
que les broches, les poinçons et les noyaux.
Lorsque ces derniers viennent en contact avec la partie opposée du moule (fermeture)
Technologie
18
• La ligne de joint auxiliaire :
On appelle ligne de joint auxiliaire la trace laissée par les éléments moulants tels que les
tiroirs et les cales pentées.
Technologie
19
Eventation des empreintes
Lors de l’injection, la matière plastique prend la place de l’air dans l’empreinte. Dans
la majorité des cas, cet échange doit se faire dans un temps très court. Des orifices placés
correctement permettront cette évacuation rapide de l’air.
En général, ces évents sont placés sur le plan de joint de l’outillage, autour des broches
d’éjection, des noyaux, des éléments rapportés. En fonction de la forme de la pièce, de
l’emplacement du point d’injection et de l’écoulement de la matière dans l’empreinte, les
évents seront positionnés différemment.
Une éventation mal conçue, lors d’une injection rapide, provoque une compression d’air
considérable à l’intérieur de l’empreinte. Cette augmentation de pression peut conduire à :
•
Un retardement du remplissage de l’empreinte
•
Une pression prématurée sur le polymère
•
Des brûlures de polymère (effet diesel)
L’effet diesel : c’est une auto-inflammation de l’air ou de gaz monomère n’ayant pas réussi à
s’échapper du moule, provoquant sur les pièces des traces noires (matière carbonisée). Elles
se trouvent en général :
•
Proche des lignes de soudures
•
Dans les alvéoles borgnes
•
Sur le bords des pièces
Voici les 2 types d’éventations les plus couramment utilisés :
Technologie
20
Fonction Ejection
Fait partie du dispositif d’éjection, tous éléments de l’outillage qui permettent
d’extraire la ou les pièces en matière plastique de l’empreinte, ainsi que les éléments qui
assurent l’extraction des déchets (carottes, canaux…)
Les éjecteurs
• Leurs formes :
Circulaire autant que possible (facilité d’usinage)
A lame si l’appui se trouve sur un rebord ou à l’extrémité d’une nervure
Tubulaire si nous sommes en présence d’une forme circulaire creuse à démouler
• Le nombre :
Le plus grands nombres possibles afin d’assurer une extraction sans problème
Le minimum afin de réduire les coûts de l’outillage
• Le positionnement :
Sur des surfaces non visibles et non fonctionnelles
A proximité des endroits ou l’empreinte est profonde (nervure, bossage, rebord…)
A proximité immédiate des contre-dépouilles ou des surfaces ayant des dépouilles faibles
Proche des seuils sous-marins
• Le guidage
Un guidage long est préconisé, soit environ 3 à 4 fois le diamètre de l’éjecteur
• La longueur :
Chaque éjecteur est ajusté individuellement par rapport à la surface de l’empreinte
• La course :
Elle sera au minimum égale à la profondeur maxi de l’empreinte à démouler ou de la
longueur du noyau
Technologie
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• Sécurité :
Afin d’éviter toute détérioration de l’outillage, il est impératif qu’à la fermeture du
moule le dispositif d’éjection soit rentré. Les systèmes permettant le retour de la batterie
d’éjection sont :
o
o
o
o
Les ressorts
Les vérins
Les éjecteurs de remise à zéro
Les capteurs
• Choix du dispositif d’éjection :
En fonction de la forme de la pièce, du nombre de pièces, des spécifications du cahier des
charges pièce, on choisira un type d’éjection différent :
•
•
•
•
•
•
Ejecteur cylindrique ou tubulaire
Ejecteurs à lames
Plaque dévêtisseuse
Soupape d’éjection
Ejection combiné (associé 2 ou 3 systèmes)
Ejecteur annulaire
Technologie
22
Exemples sous forme de dessin technique (colorier le système d’éjection ainsi
que la moulée)
• Moule à éjecteurs cylindriques
Types de pièces obtenues :
• Simples avec bonne dépouille
• Non esthétique
• Moule à soupapes d’éjection
• Pièce d’aspect
• Dépouilles faibles
• Pièces profondes à parois fines
Technologie
23
• Moule à éjecteurs tubulaires
• Alésage intérieur pour faible diamètre
• Moule à éjecteurs annulaire
• Pas de trâce sur les pièces
• Pièces de révolution
• Mise en forme du fond de la pièce
Technologie
24
• Moule à éjection combinée
• Pièce de clipsage
• Légère contre-dépouille
Technologie
25

les moules d`injection tp

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